Способы изготовления отливок.

Изготовление отливок в песчаных формах

Изучение темы начните с рассмотрения последовательности изготовления отливки в песчаной форме. Технологический процесс изготовления отливки состоит из различных этапов, которыевыполняются в соответствующих отделениях литейного цеха. В современных литейных цехах многие операции смесеприготовления, изготовления форм и стержней, заливка форм, выбивка отливок и другие механизированы.

Для изготовления песчаной формы используют модельный комплект, опочную оснастку и формовочные материалы. В модельный комплект входят: модель или модельные плиты, стержневые ящики, модели литниково - питающей системы (выпоры, прибыли). Модель - это прототип отливки, предназначенный для получения в песчаной форме отпечатка, соответствующего наружной конфигурации отливки и знакам стержней. Если отливка изготовляется без применения стержней, то модель не имеет знаковых частей.

Стержневые ящики служат для изготовления стержней, которые обеспечивают получение в отливке внутренних полостей

Рассмотрим песчаную форму для отливки втулки (рис.1–а). Литейную форму (рис.1–г)изготавливают ручной формовкой в двух опоках (металлических рамках): нижней 3и верхней 4, в которых уплотняют формовочную смесь 10. Полость формы 1 имеет конфигурацию модели втулки. Для выполнения отверстия во втулке в форме используют стержень 2, изготовленный из стержневой смеси в стержневом ящике 1 (рис.1-б). По размерам стержень длиннее, чем отверстие втулки, таккак стержень имеет дополнительные части - знаки, с помощью которых он устанавливается и фиксируется в форме.

Чтобы заполнить полость формы жидким металлом, в форме выполняют систему каналов - литниковую систему (рис.1–г), состоящую из чаши 6, стояка 7, шлакоуловителя 5 и питателя 9. Воздух, находящийся в полости формы, вытесняется при ее заливке металлом через каналы 5 - выпоры, которые делают на самых высоких участках полости формы.

Для выполнения в форме рабочей полости каналов для заливки металла и выхода воздуха применяют модель отливки, модели литниковой системы и выпоров. На рис.1-в показана модель отливки втулки, которая для удобства формовки сделана разъемной, состоящей из двух частей - нижней и верхней. Половины модели соединяются между собой шипами. По форме модель соответствует наружной конфигурации отливки и знакам стержня. Для облегчения извлечения модели из формы на вертикальных стенах предусматривают формовочные уклоны. Острые углы сопряженных стенок делают скругленными радиусами - галтелями. Собранную форму заливают металлом. После затвердевания металла форму разрушают, извлекают отливку, удаляют из отливки стержень. Затем отливку обрубают - удаляют литниковую систему и выпоры, очищают от пригоревшей формовочной смеси, подвергают термической обработке и передают на механическую обработку;

Рис.1

При изготовлении литейной формы машинным способом используют металлические модельные плиты, которые делают сборными и цельнолитыми. В первом случае модель изготовляют отдельно и затем монтируют на плите, во втором случае модель и плиту изготавливают как одно целое. Обычно на модельных плитах вместе с моделями отливок закрепляют модели элементов литниковой системы. На рис.2-апоказана нижняя, а на рис.2-б - верхняя модельные плиты

Рис. 2

Усвойте принципы конструирования модельных комплектов. Конструируя модель, необходимо выбрать плоскость разъема, предусмотреть припуски на механическую обработку, формовочные уклоны, галтели, стержневые знаки, а также учесть усадку сплава, из которого будет изготавливаться отливка.

При изучении формовочных и стержневых смесей следует помнить, что они в значительной степени влияют на качество отливок и потому должны обладать определенными теплофизическими, механическими и технологическими свойствами. Обратите внимание на составы формовочных смесей для форм, заливаемых металлом без предварительной сушки, и форм, подвергаемых сушке, а также на различие составов формовочных смесей для стального, чугунного и цветного литья. К стержневым смесям предъявляют повышенные требования, так как стержень находится в менее благоприятных условиях, чем форма. Изучите назначение и группы связующих материалов, применяемых для стержневых смесей, какие свойства они придают им.

Обратите внимание на принцип работы смесеприготовительных бегунов, полуавтоматических и автоматических линий.

Литейные формы и стержни изготовляют вручную и на машинах. Машинные способы изготовления формы имеют ряд преимуществ перед ручным способом. Изучите схему работы и принцип уплотнения форм на встряхивающих, прессовых (с верхним и нижним прессованием) машинах и пескометах, а также способы удаления модели из форм. Обратите внимание на диафрагменное прессование и формовочные машины с повышенным давлением.

Трудоемкая операция уплотнения смеси полностью ликвидирована при использовании жидких самотвердеющих смесей (ЖСС), которые заливают в опоки и стержневые ящики, а через 30-60 мин формы и стержни приобретают необходимую прочность. При хранении на воздухе прочность их увеличивается. Высокая пластичность смесей и затвердевание их в контакте с моделью обеспечивает изготовление отливок более высокой размерной точности. Формы и стержни из ЖСС обладают хорошей газопроницаемостью.

Изучая изготовление стержней, обратите внимание на технологические меры по обеспечению более высоких требований к ним (применение каркасов, вентиляционных каналов и т. п.). Рассмотрите изготовление стержней ручным способом на пескодувных и пескоструйных машинах. Прогрессивным процессом является изготовление стержней по горячим ящикам. В нагретый до 250-280°С металлический ящик вдувают песчано-смоляную смесь. Под действием теплоты смола расплавляется, обволакивает зерна песка, а при охлаждении идет процесс затвердевания смолы. В результате получается стержень, обладающий высокой прочностью. Цикл изготовления стержня - от нескольких секунд до 1 мин.

Важными технологическими этапами является сушка форм, их отделка, контроль, сборка и заливка. Рассмотрите схемы и принципы работы сушильных печей периодического и непрерывного действия, режимы сушки, назначение красок для форм и стержней, последовательность сборки форм.

Заливку собранных форм производят чаще всего на конвейерах, где они охлаждаются до температуры выбивки. Выбивку отливок из форм и стержней из отливок производят на вибрационных решетках. Следует уделить особое внимание механизации трудоемких операций и разобраться в принципах работы автоматизированных формовочно-заливочных конвейеров, поточных линий для изготовления отливок, выбивки форм и дальнейшего охлаждения отливок до нормальных температур.

Рассмотрите способы удаления литниковой системы, прибылей, способы очистки отливок от пригоревшей смеси и заусенцев, изучите схему и принцип работы дробемётной установки.

В заключениеуясните конструирование отливок с учетом способа изготовления форм и стержней. При этом особое внимание обратите: на технологичность отливки, облегчающую изготовление форм и стержней, выбивку, обрубку и очистку литья, на обеспечение точности отливки, на базовые поверхности для механической обработки.

Литература:[1], разд. IV, гл. 4, § 1 —14.

Изготовление отливок в оболочковых формах

Литейная форма представляет собой разъемную тонкостенную оболочку, изготовленную из песчано-смоляных смесей по горячей металлической модели. Способ изготовления оболочковых форм основан на специфических свойствах смол. При нагревании до 100-120°С смолы становятся еще более жидкими или расплавляются и обволакивают песчинки огнеупорного материала. При дальнейшем нагревании до 200-250°С термореактивные смолы необратимо отвердевают.

Изучите состав и свойства формовочных смесей и модельную оснастку для изготовления оболочек. Рассмотрите схему бункерного (насыпного) способа подачи смеси на модельную плиту. Следует знать, что кроме этого способа существуют пескодувный, пескострельный и центробежный способы подачи и уплотнения смеси.

Рассмотрите последовательность операций изготовления оболочек, сборки форм и подготовки их к заливке. Обратите внимание на механизацию и автоматизацию процессов изготовления оболочковых форм, схему поточно-механизированной линии изготовления оболочек.

Отметьте основные достоинства литья в оболочковые формы: высокую точность и низкую шероховатость поверхностей отливок, сокращение количества формовочных и стержневых материалов, экономия производственных площадей, облегчение операций выбивки и очистки литья, возможность полной автоматизации производственного процесса. Наряду с преимуществами следует учитывать и недостатки: высокую стоимость термореактивных связующих и применение горячей оснастки.

Обратите внимание на технологические возможности способа литья и области применения отливок.

Литература:[1], разд. IV, гл. 5, § 1.

Изготовление отливок литьем по выплавляемым моделям

Рассмотрите последовательность изготовления моделей из легкоплавкого состава в пресс-формах, сборку моделей в блок, изготовление литейной формы, подготовку ее к заливке, заливку расплавленным металлом, выбивку и очистку отливок. Обратите внимание на особенности этого способа: разовая модель не имеет разъема и знаковых частей, а ее контуры повторяют форму отливки; форма, полученная по выплавляемым моделям, представляет собой тонкостенную, не имеющую разъема оболочку; форма изготавливается из специальной огнеупорной смеси, состоящей из пылевидного кварца и гидролизованного раствора этилсиликата; для обеспечения высоком прочности и удаления остатков модельного состава литейные формы прокаливают при температуре 850-900°С, после чего заливают расплавленным металлом. Отметьте основные преимущества литья по выплавляемым моделям. Этим способом наиболее экономично изготовлять мелкие, но сложные и ответственные отливки с высокими требованиями по точности геометрических размеров и шероховатости поверхности, а также детали из специальных сплавов с низкими литейными свойствами. Рассмотрите недостатки способа. Обратитевнимание на технологические возможности и области применения способа.

Литература: [1], разд. IV, гл. 5, § I.

Изготовление отливок литьем в кокиль

Металлические формы (кокили) – это литейные формы многократного использования. Их изготавливают из стали, чугуна и алюминиевых сплавов.

Рассмотрите конструкции кокилей: неразъёмных, разъёмных (с вертикальным, горизонтальным разъемом, комбинированных) и створчатых. Для получения внутренних полостей отливок широко применяются металлические стержни. Обратите внимание на устройство каналов для отвода газов из полостей форм и на устройства, используемые для удаления отливок, а также на конструкции металлических стержней. Уясните назначение предварительного подогрева форм, теплозащитных покрытий, наносимых на рабочие поверхности форм, последовательность сборки кокилей.

Повышенные скорости затвердевания и охлаждения отливок способствуют получению мелкозернистой структуры и повышению механических свойств.

Для изготовления отливок литьем в кокили широко используют однопозиционные и многопозиционные кокильные машины и автоматические линии. Рассмотрите принцип работы однопозиционной кокильной машины.

Отметьте основные достоинства литья в кокили: высокую точность геометрических размеров и низкую шероховатость поверхностей отливок, повышение механических свойств отливок, увеличение производительности, экономию производственных площадей. Недостатки способа: сложность изготовления кокилей и их низкая стойкость.

Уясните технологические возможности способа и области его применения.

Литература: [1], разд. IV, гл. 5, § 2.

Изготовление отливок литьем под давлением

Рассмотрите устройство машины литья под давлением с горизонтальной холодной камерой прессования и последовательность операций изготовления отливок, устройство пресс-форм и приспособлений для удаления отливок.

Обратите внимание на то, что скорость впуска расплавленного металла в пресс-форму составляет 0,5-120 м/с, а конечное давление достигает 100 МПа. Следовательно, форма заполняется за десятые, а для особо тонкостенных отливок - за сотые доли секунды. Сочетание особенностей процесса - металлической формы и внешнего давления на металл - позволяет получать отливки высокого качества. Основные достоинства литья под давлением: высокая точность геометрических размеров и низкая шероховатость поверхностей отливок, возможность изготовления сложных, тонкостенных отливок из алюминиевых, магниевых и других сплавов, высокая производительность способа. Недостатки способа: сложность изготовления пресс-форм, ограниченный срок их службы. Обратите внимание на технологические возможности способа и области его применения.

Литература: [1], разд. IV, гл. 5, § 2

Изготовление отливок литьем под низким давлением

Рассмотрите устройство установки для литья под низким давлением и последовательность операций изготовления отливок. Способ позволяет автоматизировать операции заливки формы, создает избыточное давление на металл при кристаллизации, что способствует повышению плотности отливок и уменьшению расхода расплавленного металла на литниковую систему. Обратите внимание на особенности конструирования отливок, а также на технологические возможности и области применения способа.

Литература:[1], разд. IV, гл. 5, § 2.

Изготовление отливок центробежным литьем

Сущность процесса заключается в свободной заливке расплавленного металла во вращающуюся форму, формование отливки в которой осуществляется под действием центробежных сил. Рассмотрите устройство машин с горизонтальной и вертикальной осями вращения и последовательность операций изготовления отливок. Обратите внимание на достоинства центробежного литья, технологические возможности способа и области применения. Уясните недостатки центробежного литья.

Литература: [1],разд. IV, гл. 5, § 2.

Специализированные способы изготовления отливок

К специализированным способам литья относят: непрерывное литье, литье вакуумным всасыванием, литье выжиманием, жидкую штамповку. Обратите внимание на сущность способов, схемы процессов и технологическую последовательность операций. Рассмотрите достоинства и недостатки, технологические возможности и области применения специализированных способов литья.

Литература:[1], разд. IV, гл. 5, § 2.

Дата добавления: 2015-10-24